敬钊缨毛蜘蛛毒素-Ⅲ的原核表达

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有毒动植物体内都含有部分具有高选择性的活性多肽,往往是潜在的很有价值的药物和药物先导物。其中,蜘蛛毒液成分极其丰富,功能多样。近年来,随着对蜘蛛毒素的不断深入研究,发现其在药理学,神经生物学和医学领域都展现出了广阔的应用前景。研究用的蜘蛛毒素大部分从天然的粗毒中提取出来,或用固相合成法获得。然而,随着环境的改变,蜘蛛的种类和数量正急剧减少,仅靠天然资源远不能满足对毒素的全面研究和开发利用的需要。利用固相合成法合成蜘蛛毒素,每次合成量有限,并且试剂昂贵,成本很高。现如今,通过EST策略、PCR方法、RACE方法或基因组DNA克隆编码毒素多肽的基因已不是难题,因此,可以采用基因工程的方法来表达这些蜘蛛毒素多肽基因。目前,比较成熟的原核表达系统是大肠杆菌(E.coli)表达系统,真核表达系统包括:酵母表达系统、昆虫细胞表达系统、哺乳动物细胞表达系统和植物表达系统。敬钊缨毛蛛(Chilobrachys jingzhao)是近年在我国发现的又一蜘蛛物种,分布于广西及海南等地。它的毒液是由许多生物活性成分组成的复杂混合物。从粗毒混合物中分离出的敬钊毒素-Ⅲ(JZTX-Ⅲ)由36个氨基酸残基构成,含有三对二硫键,结构致密,难以表达。本课题利用pET表达系统,成功的表达了毒素蛋白JZTX-Ⅲ。首先根据JZTX-Ⅲ的编码序列设计合适引物,通过PCR的方法扩增得到JZTX-Ⅲ片段,并成功构建了表达质粒pET40b-FrJZTX-Ⅲ,转入BL21(DE3)表达菌株中,分别采用两种不同的诱导方式进行蛋白表达:IPTG诱导和自动诱导。通过实验表明,对于毒素多肽的表达而言,通过自动诱导表达相较于IPTG诱导表达有比较明显的优势:外源蛋白表达量大大提高,可溶的活性成分的比重增大。由于采用的是细胞周质分泌表达方式,带有DsbC标签的融合蛋白被分泌到了E.coli的周质空间,只需通过低渗的方式即可分离可溶蛋白,再通过镍柱亲和层析对融合蛋白进行初步的纯化,然后用肠激酶对其进行消化,释放出完整的毒素多肽,进一步通过RP-HPLC分离得到纯的重组蛋白rJZTX-Ⅲ。最终,将得到的重组蛋白rJZTX-Ⅲ通过SDS-PAGE电泳分析以及质谱鉴定,其结果均显示与天然的JZTX-Ⅲ的分子量一致,通过全细胞膜片钳对其生理学性质进行分析,也证明了重组蛋白rJZTX-Ⅲ与天然的JZTX-Ⅲ的活性一致。另外,在实验条件方面,通过对于诱导温度、诱导时间以及摇床转速做了一系列的摸索,我们发现:低温25℃左右能大大提高可溶蛋白的产量,诱导时间在20h左右较为合适,转速对于表达的影响不大。
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